國家電能變換與控制工程技術研究中心（湖南大學）的研究人員塗春鳴、孟陽、肖凡、蘭征、帥智康， 在2017年第22期《電工技術學報》上撰文， 為更好協調和控制交直流混合微網間能量傳輸， 提出一種交直流混合微網能量路由器。
建立所提出能量路由器數學模型， 分析該能量路由器不同工作模態時級聯整流級相量關係， 並推導各混合運行模態限制性條件。 針對該交直流混合微網能量路由器， 提出相應控制策略， 可實現H橋級聯整流電路各級獨立在AC-DC、DC-DC、DC-AC運行模式間無縫切換以達到交直流混合微網間能量的統一協調與管理。
模擬與實驗結果驗證了該交直流混合微網能量路由器電路拓撲的實用性及各運行模態時控制策略的正確性與有效性。
全球化石能源的枯竭及其帶來的環境問題越來越困擾全人類的發展[1]， 各國專家學者提出構建新型能源互聯架構的設想——能源互聯網[2,3]。 能源互聯網的實現有很多關鍵技術問題亟待解決， 其中， 電力網作為能源互聯網中能源傳輸最核心的部分之一， 所面臨的最主要的問題是大量新能源並網對傳統電網帶來的影響。
新能源發電作為解決全球能源危機最有前景的能源方式之一， 其間歇性與隨機性發電的特點是目前大規模應用存在的主要問題[4]。
在功能方面， 能量路由器需集成諸多類型的新型清潔能源及微網， 以減少或代替傳統化石能源的利用；在拓撲方面， 能量路由器需提供多電壓等級與多電流形式標準化介面隨插即用， 為各類型微網與傳統電網提供“能量路由”功能[7]；在控制方面， 能量路由器需實現能量形式與能量流動方向的無縫切換， 以減小各微網間相互影響， 提高電網整體穩定性。
能量路由器拓撲研究作為當前能源互聯網研究的熱點之一，
但隨著未來區域式和家庭式新能源模式的推廣， 對能量路由器的功能需求主要體現在：功率較小、各交直流介面豐富且能量路由器模式更靈活[10]。 文獻[11]提出一種家庭能量路由器， 其直流側提供多電壓等級直流時， 需增加額外DC-DC變換器， 電路複雜且控制難度較大。
文獻[12]提出一種基於虛擬電機控制的能量路由器， 減小了新能源接入對系統穩定性的影響。 然而其各直流微網共用直流母線且無直接電氣隔離， 直流故障時易擴大直流故障範圍。
在上述背景下， 本文提出一種交直流混合微網能量路由器及其控制策略。 該能量路由器作為區域式或家庭式能量路由器時， 直流側無需增加額外變換裝置即可實現多電壓等級供電且各直流介面均可實現能量雙向流動。
同時， 對比于傳統能量路由器拓撲， 該能量路由器各介面間均提供直接電氣隔離， 直流側故障時能夠旁路故障介面而不影響其餘能量介面正常工作。 同時， 具備高度模組化特點， 可根據不同應用場合及應用需求對各級模組進行增減，
圖1 交直流混合微網能量路由器
圖26 實驗平臺
結論本文提出了一種交直流混合微網能量路由器，研究了其拓撲結構及控制策略，詳細分析了該能量路由器運行模態並得出各模態運行限制性條件及功率傳輸範圍。以此為基礎，對能量路由器所接各微網能量流動與電壓調整關係進行了詳細分析，並設計了該能量路由器的控制系統。
最後，通過模擬、實驗驗證了該交直流混合微網能量路由器在各微網功率波動情況下的能量協調與控制功能，能量路由器運行模態的無縫切換控制可以減小能源互聯網中新能源並網對微網及傳統電網帶來的影響。
考慮到本文中對直流側電壓的計算較為複雜，後期研究中將進一步對直流參考電壓調節器進行優化分析與設計。
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圖26 實驗平臺
結論本文提出了一種交直流混合微網能量路由器，研究了其拓撲結構及控制策略，詳細分析了該能量路由器運行模態並得出各模態運行限制性條件及功率傳輸範圍。以此為基礎，對能量路由器所接各微網能量流動與電壓調整關係進行了詳細分析，並設計了該能量路由器的控制系統。
最後，通過模擬、實驗驗證了該交直流混合微網能量路由器在各微網功率波動情況下的能量協調與控制功能，能量路由器運行模態的無縫切換控制可以減小能源互聯網中新能源並網對微網及傳統電網帶來的影響。
考慮到本文中對直流側電壓的計算較為複雜，後期研究中將進一步對直流參考電壓調節器進行優化分析與設計。
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